2018-12-13浏览量:180

『锐帮读』ICU病人入院时的肠道菌群特征,可预测后续死亡和感染风险

导读

感染是医疗重症监护病房(ICU)病人死亡的主要原因,他们比普通病房的患者更容易在住院时感染,死亡率高达25%,给予抗菌药物是ICU感染的主要治疗方法。但是抗菌药物耐药性很普遍,并且需要早期诊断以促进靶向抗微生物治疗。胃肠道是引起大多数医疗保健相关感染的细菌病原体的主要储存库。大多数被病原体定植的患者从未发生感染。目前尚不清楚ICU病人入院时胃肠道菌群是否有特征。

粪便生物多样性已被评估为抗菌定植的替代物,因此可作为胃肠道微生物组整体健康的代表。在先前的研究中,单一生物(通常是肠球菌)的低粪便生物多样性已被确定与死亡或感染增加有关。然而,不确定的是,菌群微生物多样性是否能够预测在ICU人群中感染风险。这项前瞻性研究旨在通过收集ICU患者入院时的直肠拭子培养证实感染30天,来评估胃肠道菌群内的临床相关危险因素。我们测试了ICU患者入院时的肠道菌群特征能否预测死亡或感染。

文献ID

题目Pathogen colonization of the gastrointestinal microbiome at intensive care unit admission and risk for subsequent death or infection

译文重症监护病房入院时胃肠道微生物组的病原体定植和后续死亡或感染的风险

发表期刊:Intensive Care Medicine

发表时间:2018.6.23    IF=15.008

通讯作者:Daniel E. Freedberg

单位:哥伦比亚大学医学中心医学系消化和肝病科

材料与方法

实验设计

这是一项针对医疗ICU成人病患的前瞻性研究。在患者入院时由护理人员收集直肠试子并进行监测,选择性培养耐万古霉素肠球菌(VRE),评估VRE的定植状态,并使用16S rRNA基因测序对患者进行30天培养证实的细菌感染进行评估。然后对自2016年4月1日至2017年8月31日直接入住哥伦比亚大学医疗中心(CUMC) ICU或者由住院部转至ICU的301名患者,立即收集患者的直肠试子并进行16S rRNA基因测序分析。

 测序区域及平台

16S rRNA V3和V4区;Illumina Miseq平台

研究成果

在患者进入ICU后30天内,有123名患者(41%)发生了211种不同的经培养证实的感染,76名患者(25%)死亡。最常见的经培养证实的感染来自金黄色葡萄球菌(28人)、大肠杆菌(26人)、铜绿假单胞菌(23人)、肠球菌(22人,包括16种VRE感染)、肺炎克雷伯菌(21人)和艰难梭菌(9人)。最常见的感染部位是呼吸系统(58名患者)、血液(27人)和尿液(19人)。

1、进入ICU患者入院时的微生物菌群特征 

基于高通量测序数据,发现ICU患者入院时的潜在病原体主要包括肠球菌属(Enterococcusspp. 88%)、克雷伯氏菌属(Klebsiella spp. 61%)、金黄色葡萄球菌(S. aureus29%)、假单胞菌属(Pseudomonas spp. 22%)、艰难梭菌(C. difficile 6%)和大肠杆菌(E. coli 4%)(表1)。

表1 常见ICU中病原体的16S分布

2、与死亡或感染相关的微生物群特征

粪便生物多样性(Shannon指数)和丰富度(Chao1)在死亡或感染组与未感染组比较均无差异(p=0.49和p=0.46)。主成分分析没有根据死亡或感染而将样本分离(图1)。

图1 死亡或感染的主要结果

图1根据死亡或感染的主要结果,没有明显的样本聚类。显示的是加权UniFrac距离的主成分分析。蓝圈:没有死亡或感染;红色三角形:死亡或感染。未加权的UniFrac和Bray-Curtis距离的结果相似(未显示)。

3、死亡或全因感染

ICU入院时VRE或肠球菌支配的定植分别与死亡或感染风险增加19%和22%相关(两者p<0.01)。当单独检查这些结果时,VRE定植与30天死亡率(p=0.03,图2)或者被感染的患者相关(p<0.01,图3),这个相关性与肠球菌控制的结果相似。VRE定植和肠球菌支配也与ICU停留时间的增加有关(中位数差异+1和+2天,分别为p=0.04和p<0.01)。

与肠球菌控制不一致和VRE不一致的患者死亡或感染的风险增加,无论哪种检测的结果显示都是支持这种结果的(图4)。入住ICU时其他常见病原体的存在与随后的死亡或全因感染无关。文章探讨了这些生物的替代基因位点,但这并没有改变结果。

在一项非目标分析中,与没有感染的患者相比,死亡或发生感染的患者中有22个OTU不同(表2)。在死亡或发生感染的人中增加的14个OTU中,有7个被分配到肠杆菌科或假单胞菌科。

图2 VRE定植与死亡风险增加有关

图3 VRE定植与感染风险增加有关

图4 不符合肠球菌感染和VRE的患者,其死亡或感染的风险都有增加

不符合肠球菌感染和VRE的患者,其死亡或感染的风险都有增加。通过16S测序评估肠球菌控制(≥30%读数),同时使用选择性培养基上的培养评估VRE状态。对所有患者进行了30天的生存或全因培养证实的感染。一般来说,肠球菌控制和培养中VRE的结果是高度一致的。

表2在ICU入院后与未死亡或发生感染的患者非特异性OTU比较。使用LEfSe(线性判别分析(LDA)效应大小算法)在LDA截止值≥2.0时存在≥10%样品的OTU进行比较。

表2 在ICU入院后与未死亡或发生感染的患者非特异性OTU比较

研究结论

① 分析301例重症监护病房(ICU)患者入院时的直肠拭子菌群特征,发现与之后30天内的死亡或经培养证实的细菌感染间有关;

② 入院时直肠菌群中存在特定大肠杆菌、假单胞菌、克雷伯氏菌和艰难梭菌,与后续同种致病菌感染相关,而入院时抗万古霉素肠球菌(VRE)的存在,与后续肠球菌感染相关;

 患者直肠中VRE定植和肠球菌富集,则之后死亡/感染风险上升接近50%,而在VRE阴性的患者中,肠球菌富集与死亡/感染风险上升113%相关。

亮点

研究发现重症监护病房(ICU)患者入院时的直肠菌群中,特定致病菌 (尤其是肠球菌)的富集,可能增加患者后续的死亡和感染风险,或有助于临床上对ICU患者尽早进行感染风险筛查。

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